Обогрев дома за счет энергии земли: Геотермальное отопление грунтовыми водами: за и против

Геотермальное

В последние 10 лет активная жизнь людей, которая удовлетворяет свои потребности, стала отрицательно влиять на природу и окружающую среду. Теплоэлектростанции сыграли далеко не последнюю роль в этом процессе.

Геотермальное отопление

В то же время общество стало осознавать, что источники природы – безграничны, именно поэтому в последнее время стали использоваться альтернативные источники теплоносителей. Одним из таких эффективных вариантов отопления дома считается геотермальное отопление. Данная система простая и продуктивная, а сделать ее можно самостоятельно.

Отметим, что геотермальное отопление в Америке и европейских странах стало главным ресурсом тепла, но в России сегодня оно рассматривается в качестве альтернативного варианта газовому, электрическому, твердотопливному и другим типам отопления. Совсем скоро геотермальное отопление станет главным, ведь отзывы говорят о том, что это рентабельный вариант отопления своего дома без ущерба экологии.

Метод работы геотермального отопления

Данное явление – геотермальное отопление – метод работы которого схож с обычным холодильником, только наоборот, становится все популярнее. Земля постоянно сохраняет свое тепло, поэтому можно нагревать предметы, которые находятся на ее поверхности.

Суть в том, что изнутри земля нагревается с помощью горячей магмы, а сверху, благодаря грунту, она не промерзает. Тепловая энергия, которая формируется на момент отопления, применяется геотермальной системой, основанной на особом тепловом насосе.

Метод работы заключается в следующем: сверху устанавливается тепловой насос, а в особую грунтовую шахту погружается теплоноситель. Грунтовая вода поступает через насос и нагревается. Таким образом, получаемое тепло применяется для промышленных или бытовых нужд. Так и функционирует отопление подземным теплом.

Метод работы геотермального отопления

Отметим, что основным достоинством такой системы считается то, что при расходах электроэнергии в 1 кВт получается полезная тепловая энергия от 4 до 6 кВт. Для сравнения приведем такой вариант: простой кондиционер не может преобразовать 1 кВт электроэнергии в 1 кВт тепловой энергии. Отопление при помощи тепла земли окупится в короткие сроки при грамотном подходе к установке геотермальной системы отопления.

Отличительные свойства системы

Разумеется, не так просто самостоятельно сделать геотермальную систему отопления, но это реально. Сначала нужно сделать шахту. Габариты ее подсчитываются для каждого случая отдельно. Ее размеры будут зависеть от климата в вашем районе, типа грунта, особенностей строения коры земли региона, площади территории, где будет устанавливаться данная система.

Обычно глубина шахты составляет от 25 до 100 метров. Затем идет установка геотермального отопления, которая подразумевает погружение в земную шахту труб, поглощающих тепло. Функции этих труб состоят в следующем: они будут направлять тепло в насос, который будет увеличивать температуру жидкости и выводить ее в отопление.

Подметим, что если вы решили сделать геотермальные отопительные системы самостоятельно, то вам потребуется помощь сторонних людей, так как трубы очень тяжелые. В летнее время отопление от земли функционирует в качестве кондиционера. Для этого нужно запустить обратный механизм. На момент работы теплоноситель будет брать охлажденную энергию.

Варианты работы систем

Термальное отопление является эффективной и экологичной системой, метод работы ее может наблюдаться в трех главных способах:

• применяется тепловая энергия глубоких грунтовых вод. Такая вода имеет высокую температуру, тепловой насос ее поднимает и нагревает. Затем вода проходит через теплообменник, отдавая главную часть своей энергии;
• такой способ требует от владельцев дополнительных затрат. В глубину грунта от 75 м и ниже погружают емкость, в которой находится антифриз. Он нагревается и с помощью теплового насоса поднимается к теплообменнику. После того как теплоноситель получил тепло, антифриз поступает обратно в емкость;
• для третьего варианта работы системы вообще не требуется организация грунтовой шахты. Такое отопление из земли подходит для обогрева зданий, имеющих выход на водоем. По дну водоема от теплообменника устанавливаются зонды горизонтального типа и трансформируют тепло воды на дне.

Схема работы геотермального отопления

Достоинства геотермальной отопительной системы

Геотермальных отопительные системы имеют несколько преимуществ:

• тепловая энергия выделяется в два раза больше, чем расход на электричество, которое требует насос;
• экологическая безопасность выше, чем у других отопительных систем, так как геомермальные системы отопления не выбрасывают в воздух вредные вещества;
• чтобы геотермальная система работала, не нужно использовать топливо или дополнительные химические средства. Поэтому она безопасна для владельцев и для окружения;
• в работе такого отопления нет риска взрыва или возгорания;
• при правильной установке системы отопления она прослужит без технической поддержки более 30 лет.

Популярность геотермальной отопительной системы

Отопление при помощи тепла земли стало распространяться еще в конце 80-ых годов в городах Америки, которые особенно переживали кризис. Сначала такая система применялась обеспеченными людьми, которые таким образом экономили на обогреве дома.

Но скоро система стала дешеветь, и бедные американцы стали интересоваться ею. Вскоре применение тепла земли для обогрева стало доступным для многих граждан, у которых были частные дома.

В Европе 20 лет назад было зафиксировано, что более 12 миллионов граждан применяли геотермальные системы отопления. В течение всего этого времени до сегодняшних дней данный показатель только увеличился. Ведь отопление за счет энергии земли является удобным, экономичным и безопасным вариантом.

Газовая система отопления считается самой востребованной, по этой причине ежегодно ресурсы природного газа снижаются, цена на него растет. А использование твердого топлива для обогрева дома – трудозатратный процесс. Более того, ввиду сжигания дров и угля выбрасывается в воздух вредный углекислый газ, возникает сажа и смолы. Поэтому геотермальное отопление становится все более популярным в России.

YouTube responded with an error: The request cannot be completed because you have exceeded your <a href=»/youtube/v3/getting-started#quota»>quota</a>.

Все знают, что геотермия является теплом Земли, а термин «геотермальный» часто ассоциируется с вулканами и гейзерами. В России геотермальная энергетика применяется в промышленных целях, к примеру, существуют дальневосточные электростанции, которые функционируют засчет…Читать далее »

В любом частном доме актуальна проблема отопления; и сегодня вариантов обогрева своего жилища можно выбрать множество. Немногие знают, но один из них – это геотермальное отопление. Более того, далеко не все знают, что для того чтобы использовать энергию земли вовсе…Читать далее »

Геотермальное отопление дома под ключ

Вопрос отопления жилых помещений сейчас особо актуален. Привычные виды обогрева домов, вырабатывающие тепло благодаря горению, уже не считаются выгодными и практичными, так как требуют много финансовых затрат на энергоносители и затрат в эксплуатации. Поэтому сейчас огромное преимущество отдается новинкам отопления. Одним из выгодных вариантов является проект геотермального отопления дома. Благодаря своей экономичности данный метод быстро становиться популярным, несмотря на некоторые сложности в его реализации.

Геотермальное отопление дома сейчас доступно практически каждому владельцу частной постройки. Оно осуществляется за счет того, что земля способна аккумулировать 98 процентов энергии солнца, которая попадает на ее поверхность. Все это тепло сохраняется в грунте круглый год. Именно в энергетическом запасе глубоких слоёв грунта и кроется потенциал геотермального отопления.

Любому владельцу частной территории, желающему установить обогрев такого типа, лучше устанавливать геотермальное отопление под ключ. Важно чтобы этим занимались специалисты, так как его установка требует специального оборудования, навыков и инструментов.

Некоторые не решаются на полный монтаж геотермального отопления исполнителем работ, потому что считают это слишком дорогим в установке. Хотя в использовании оно очень экономичное, однако сама его установка может окупаться от пяти до восьми лет. Геотермальное отопление, цена которого несколько непривычна обывателю, может отталкивать тех, кто хочет иметь «что-то из ничего». Но качественное и малозатратное в будущем отопление требует расходов при покупке и монтаже, и это нормально.

Ознакомиться с моделями тепловых насосов >>>

Преимущества геотермального отопления домов и зданий.

Энергия, на основании которой работает система, доступна практически в любом месте.

Технология геотермального отопления абсолютно не несет вреда человеческому здоровью и окружающей среде.

Количество энергии, которую черпает система из земли, не имеет предела, поэтому тепла всегда будет достаточно.

Эксплуатация и уход за системой не требует больших затрат. Система достаточно долговечна и проста в использовании, поэтому и экономична.

Энергия, которую система использует для обогрева, абсолютно не требует затрат на энергоносители. Так как это тепло, содержащееся в земле, оно совершенно бесплатно. Поэтому основные затраты припадают на тепловой насос, от которого работает система. Он действует с помощью электроэнергии.

Соотношение затрат и прибыли тепла: один киловатт электроэнергии равен от трёх до пяти киловатт тепла. Из этого исходит, что геотермальное отопление дома, стоимость под ключ которого вполне окупается, оправдывает все ожидания.

Способы установки геотермального отопления

По эффективности первое место занимают теплообменники, работающие со скважинными насосами. Хотя есть трудности в установке, так как скважину нужно бурить достаточно глубокую, но долговечность системы оправдает затраты — она может работать до ста лет.

Горизонтальные теплообменники более простые в установке. Их система располагается чуть ниже линии промерзания грунта. Минусом такой технологии является то, что она требует огромной площади.

Еще один способ — установить теплообменник на глубине водоема, где промерзание не происходит. Если водоем в радиусе ста метров от дома, то такой вариант будет самым простым в установке.

Установить геотермальную систему отопления по любой из вышеуказанных технологий можно, если обратиться в нашу компанию . Мы выполним доставку и установку геотермального оборудования быстро и по самым выгодным ценам.

Геотермальная энергия: использование земли для обогрева зданий и выработки электроэнергии

Геотермальная энергия: использование земли для обогрева зданий и выработки электроэнергии

Центр устойчивых энергетических технологий / Mario Cucinella Architects. Изображение © Mario Cucinella Architects

• Автор: Эдуардо Соуза
• 8 декабря 2022 г.

В отличие от воздуха, температура подпочвы очень мало меняется в течение года или в зависимости от географического положения. В нескольких метрах ниже поверхности температура земли колеблется от 10 до 21°C (от 50 до 70°F) в зависимости от региона. Копните глубже, и температура возрастет от 20 до 40 градусов по Цельсию на километр, достигая ядра Земли, которое приближается к 5000 °C. На самом деле думать о том, как мы обитаем в сфере, вращающейся по орбите в космосе, со светящимся центром, для некоторых может быть неприятно. Тем не менее, может быть полезно узнать, что использование формирующейся Земли энергии для производства электроэнергии является устойчивым и эффективным способом, который уже распространен в некоторых странах. В то же время мы также можем использовать умеренную температуру в нескольких метрах под землей, чтобы акклиматизировать здания, будь то в жарком или холодном климате.

Therme Vals / Петер Цумтор. Изображение © Фернандо Герра | FG+SG

Горячие источники являются хорошим примером того, как можно использовать разницу температур в слоях Земли. Либо из-за какого-то вулканического апвеллинга, либо из-за самого температурного градиента термальные воды естественным образом нагреваются и выходят на поверхность в некоторых местах. Поскольку они обычно имеют более высокое содержание минералов, чем обычная вода, их, как правило, назначают для расслабления и даже для облегчения боли и болезней. Знаковым проектом являются термальные ванны Петера Цумтора в швейцарском городе Вальс, почти святилище этих вод. Горячие источники есть во всем мире, но есть страны, где подземные источники более активны. Исландия известна наличием множества горячих источников, разбросанных по всей стране. Например, проект Guðlaug Thermal Pools от BASALT Architects интегрируется с прибрежными скалами и создает естественный бассейн с подогревом прямо рядом с пляжем.

Ванны Гулауг / BASALT Architects. Image © Magnús Aðalmundsson

Помимо отдыха, можно использовать тепло, содержащееся в горных породах и жидкостях под земной корой, для выработки электроэнергии. Геотермальная энергия была первоначально использована в Италии в 1904 году, и с тех пор она расширилась и была признана хорошим источником возобновляемой энергии. Для этого выкапываются колодцы для доступа к горячему пару и воде, содержащейся в недрах. При подъеме на поверхность это тепло используется для привода турбин, вырабатывающих электроэнергию. Геотермальная энергия используется более чем в 20 странах, таких как Индонезия, Мексика и Япония, при этом Соединенные Штаты являются крупнейшим производителем.

Несмотря на то, что этот тип энергии практически чист и выделяет мало CO2, у него есть некоторые недостатки. Во-первых, это высокая начальная стоимость установки, а также выброс диоксида серы и сероводорода. Могут происходить и небольшие землетрясения, так как они действуют вдоль тектонических плит земной коры.

Геотермальные насосные станции / ПК Архитектор. Image Cortesia de PK Arkitektar

С помощью аналогичного механизма можно также нагревать воду и распределять ее по инфраструктурным сетям. PK Arkitektar разработала комплекс геотермальных насосных станций в столице Исландии Рейкьявике. Сегодня каждый дом в Рейкьявике отапливается геотермальной водой, что делает старую систему отопления на жидком топливе, которая производила дым, сжигала ископаемое топливо и загрязняла воздух в городе, устарела.

Transoceánica Building / +arquitectos. Image Cortesia de +arquitectos

Также можно использовать разницу температур между поверхностью и недрами для обогрева и охлаждения зданий. По сути, система состоит из проложенных рядом со зданием подземных труб, заполненных водой или какой-либо другой жидкостью, и теплового насоса. Это приведет к тому, что жидкость будет постоянно течь по трубам из-под земли на поверхность, обмениваясь теплом с землей. Затем это устройство может питать систему кондиционирования воздуха здания через воздуховоды или использоваться для нагрева воды.

Если температура земли выше температуры окружающего воздуха, тепловой насос будет передавать тепло от земли к зданию. Он также может работать в обратном направлении, перемещая тепло от окружающего воздуха здания к земле, охлаждая здание. Для более подробного объяснения прочитайте этот материал, разработанный EPA (Агентство по охране окружающей среды США).

Отель Экко / Архитектура DISSING+WEITLING. Image Cortesia de DISSING+WEITLING Architecture

Существует несколько примеров использования геотермальной энергии для кондиционирования воздуха в зданиях. На рабочем месте Gare Maritime Workspace, спроектированном Neutelings Riedijk Architects + Bureau Bouwtechniek, 12 колодцев глубиной 140 метров обеспечивают охлаждение пространства, в дополнение к нескольким другим технологическим и устойчивым аспектам, включенным в проект. В детском саду Sant Pere Pescador, принадлежащем Abar + Ovidi Alum, водопровод, проходящий через подвал двора, подключен к системе подогрева полов, обеспечивая кондиционирование воздуха в здании.

В отеле Ecco от DISSING+WEITLING Architecture в Дании геотермальная система является частью общей концепции. Согласно мемориалу проекта, «дизайн здания оптимизирован во всех отношениях, не только за счет использования геотермального отопления/охлаждения и солнечной энергии, но и за счет круглой формы самого плана этажа, что позволяет наилучшим образом использовать доступное пространство, короткие расстояния внутри здания и минимальные потери тепла из-за малой площади поверхности».

Gare Maritime Workspace / Neutelings Riedijk Architects + Bureau Bouwtechniek. Image Cortesia de Neutelings Riedijk Architects + Bureau Bouwtechniek Ecco’s Hotel / DISSING+WEITLING Architecture. Image Cortesia de DISSING+WEITLING Architecture

Использование местных и возобновляемых ресурсов для строительства зданий необходимо для того, чтобы представить себе лучшее будущее, в котором мы сможем научиться жить в отношениях сотрудничества с природой нашей планеты, а не просто исследовать ее.

Примечание редактора: Эта статья была первоначально опубликована 25 января 2022 года. «Геотермальная энергия: использование земли для обогрева зданий и выработки электроэнергии» [Energia geotérmica: utilizando o calor da Terra para climatizar edifícios e gerar eletricidade] 8 декабря 2022 г. ArchDaily. Доступ .

Автономный дом: Энергия тепла земли

Цикл статей об автономном существовании вашего коттеджа расскажет о возможностях использования возобновляемых и нетрадиционных источников энергии (ВИЭ), преимуществах и недостатках различных решения, сроки окупаемости и многое другое.

Если сравнивать принципы использования геотермальной энергии с другими методами получения электроэнергии или тепла, то следует отметить, что энергия ветра, солнца и биотоплива занимается выработкой энергии из внешних источников. В случае геотермальной энергии тепло или электричество не вырабатываются, а «передаются» в виде тепла от одной системы к другой. В этом его уникальность. Зачем тратить энергию на добычу, отгрузку, транспортировку? Все, что нужно для создания тепла, находится у нас под носом, а если быть совсем точным, у нас под ногами. Почва на определенной глубине (обычно от 2 метров) всегда имеет положительную температуру и часто эта температура выше температуры поверхности. Уверен, что многие из нас не раз наблюдали за ремонтом дороги или водопровода по утрам, когда из выкопанной ямы поднимается пар. Всего несколько метров и относительно значительный перепад температур. Используя технологические решения, это тепло земли можно передать в ваш дом, чтобы нагреть пол, стены или нагреть воду или охладить воздух. Это технологическое решение называется тепловым насосом, а принцип его работы совпадает с принципом работы вашего любимого кухонного прибора – холодильника.

Подобно тепловому насосу, холодильник забирает тепло из одной системы (холодильной камеры) и передает его в другую систему (помещение), нагревая радиаторы на задней стороне корпуса. Разница лишь в том, что холодильник забирает тепло из камеры и отдает его в окружающую среду. В случае с тепловым насосом все наоборот – он забирает тепло из окружающей среды и передает его в помещение (на объект).

Технология отбора тепла

Контур (внешний контур) заглубленный в землю, представляет собой замкнутую систему полиэтиленовых труб, по которым циркулирует теплоноситель. Для эффективной работы теплового насоса необходимо, чтобы температура замерзания теплоносителя была ниже нуля, чтобы охлаждающей жидкостью могла служить смесь воды и антифриза. Теплоноситель, который перекачивается по трубам, нагревается на несколько градусов за счет тепла грунта и поступает в теплообменник, в нашем случае теплообменником является испаритель. По внутреннему контуру циркулирует низкокипящий хладагент. Температуры хладагента вполне достаточно для того, чтобы хладагент закипел и превратился в пар, отводя при этом тепло от хладагента. Затем газообразный хладагент нагнетается компрессором, где он сжимается и его температура повышается. Затем сжатый хладагент поступает в конденсатор, где тепло передается теплоносителю, который циркулирует по контуру обогреваемого объекта. Затем охлажденный хладагент возвращается в испаритель в жидком состоянии, где нагревается хладагентом из внешнего контура.

КПД теплового насоса

Если речь идет об эффективности такого альтернативного решения, как тепловой насос, то стоит выяснить его коэффициент корректности. В Интернете есть статьи, в которых авторы утверждают, что тепловой насос имеет КПД более 100%, а именно 300-400%, то есть тепловой насос — это вечный двигатель. Но, как мы знаем из школьного курса физики, это невозможно. Во-первых, потому что тепловой насос не берет энергию ниоткуда, он берет ее от объекта, масса и размер которого намного больше, чем нагретый объект. Во-вторых, для всей системы, которой является тепловой насос, было бы правильно использовать понятие коэффициента теплопередачи (КПТ), а не КПД. Фактически, израсходовав одно количество электроэнергии из сети на личные нужды, насос в виде тепла принесет в 3-6 раз больше от внешнего источника (почвы, воды, воздуха), но эта энергия берется от объекта то есть в одной системе с нагретым объектом, что не позволяет назвать такую ​​связь эффективностью.

Некоторые факты о тепловом насосе:

1. Ежегодно в США производится около 1 миллиона тепловых насосов.
2. Япония ежегодно производит около 3 миллионов тепловых насосов.
3. В Швеции 50% всего отопления обеспечивается тепловыми насосами. 12% всего тепла Стокгольма обеспечивают ГЭС общей мощностью 320 МВт, использующие в качестве источника тепла Балтийское море при среднегодовой температуре восемь градусов по Цельсию.
4. В 2001 г. в Швейцарии ГЭС были установлены в каждом третьем новостройке (за другие годы данных нет). На каждые два квадратных километра территории Швейцарии устанавливается один TN (охватывающий леса, горы и водоемы).
5. Геотермальный тепловой насос был установлен в квартире президента США Джорджа Буша в Техасе с 2001 года, что позволило сократить расходы на отопление и кондиционирование воздуха на 75%.
6. «Королева бурит скважину для обогрева дворца», — сообщила лондонская «Таймс» 21 августа 2005 г.

   No related posts.